JP2003005548A

JP2003005548A - 定着装置

Info

Publication number: JP2003005548A
Application number: JP2001188715A
Authority: JP
Inventors: Kiyonari Ogawa; 研也小川; Motoi Kato; 基加藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2003-01-08

Abstract

(57)【要約】【課題】均一なグロスと高い定着性を有する高品位な
画像が得られるオンデマンド方式の定着装置の提供、ま
た、転写材が定着装置内に停滞することが起こったとし
ても、異常昇温・発煙・発火等の安全性の高い定着装置
の提供。【解決手段】転写材と等速に回動可能で且つ内部に発
熱体を備えた加熱部材と、該加熱部材を加圧する加圧部
材とを有する転写材上のトナー像を加圧領域で加熱溶融
して定着させる定着装置において、上記加熱部材は、少
なくともトナーの吸収波長の一部を透過する耐熱部材で
形成されている定着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真装置に用
いられるトナー像を転写材上に固着させるための定着装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の外部装置の出力手段や
複写機としては、従来より、図８に例示したような電子
写真法を用いた画像形成装置が提案されている。通常ド
ラム状とされる潜像担持体としての電子写真感光体１０
０（以下、感光体ドラムとする）は、先ず、一次帯電器
１１７にて一様に帯電される。次に、外部装置より入力
された画像情報に対応して露光装置１２３から感光体ド
ラム１００上に光照射が行われ、感光体ドラム１００上
に静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置１
４０において、１次帯電器１１７の印加電圧と同極性の
摩擦帯電極性を有する現像剤Ｔによって反転現像され、
可視像、即ち、トナー像とされる。このトナー像は、転
写帯電器１１４にて転写材Ｐに転写される。次に、転写
材Ｐは、感光体ドラム１００より分離され、続いて定着
装置１２６に搬送されて、ここで転写材Ｐ上に固着され
て永久像となる。一方、転写帯電器１１４で転写されず
に残った感光体ドラム１００上の現像剤Ｔは、クリーニ
ング装置１１６にて除去され、感光体ドラム１００は次
の画像形成プロセスに供される。

【０００３】ここで、図８中の定着装置１２６につい
て、図９に沿って詳しく説明する。図９は、従来より用
いられている加熱ローラ方式の定着装置の代表的な構成
例である。図中の１２７は加熱ローラであり、例えば、
内部に非回転のハロゲンヒータが内包された回動可能な
アルミニウム製の円筒管からなるスリーブ上に、ＬＴＶ
やＨＴＶ等のシリコーンゴム層、更に、その表面にＰＴ
ＦＥやＰＦＡのフッ素樹脂層が離型層として設けられた
構造をしている。上記において、シリコーンゴム層は、
例えば、アルミスリーブ上に０．１〜１０ｍｍの厚みで
形成されるが、かかるシリコーンゴム層が加熱ローラ表
面が転写材上のトナー像の凹凸に対応して変形すること
で、トナーを均一に溶融することが可能となる。即ち、
加熱ローラの構造中にシリコーンゴム層を適当な厚さで
形成することは、トナー像の定着性の向上と、定着画像
のグロスの均一性向上に寄与する。

【０００４】又、離型層は、上記のシリコーンゴム層上
に、例えば、１０〜１００μｍの厚みで形成され、トナ
ーの加熱ローラ表面への付着（所謂、オフセット）の発
生を抑制する。更に、この離型層中には、カーボンブラ
ック等の導電性粒子が分散されており、加熱ローラを低
電位に保っている。このため、加熱ローラが回転するこ
とに伴い発生する摩擦帯電電位によって、帯電粒子であ
るトナーがローラに付着する、所謂静電オフセットの発
生が有効に防止されている。又、上記のような構成を有
する加熱ローラの表面温度は、図９に示したサーミスタ
１２８により検知され、図示されていない電源回路を加
熱ローラ１２７の温度に合わせてオン・オフすること
で、所望する設定温度（１５０〜２００℃）に制御され
ている。

【０００５】図９中の１２９は加圧ローラであり、例え
ば、回動可能な芯金上にシリコーンゴム層を形成し、更
に、その表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂層が設
けられたものが用いられている。加圧ローラは、先に説
明した加熱ローラに対して総荷重５〜１００ｋｇで押圧
されて、加熱ローラとの間に加圧領域である定着ニップ
を形成する。転写材Ｐ上に転写されたトナー像は、上記
定着ニップに搬送されると、加圧と共に加熱されて溶融
して転写材上に固着される。

【０００６】上記で説明したような熱ローラ方式の定着
装置は、簡単な構成で、しかも高速化も可能であること
から長年にわたり使用されてきたが、加熱ローラと加圧
ローラの熱容量が大きいため、画像形成時以外にも通電
してローラを予熱しておく必要があり、消費電力が大き
く、又、所謂ウェイトタイムが長く、近年の省エネ或い
は更なる効率化といった要請には不向きな点があった。

【０００７】これに対して近年、スタンバイ時に定着装
置に予熱を持たせる必要がないオンデマンド方式（通常
はヒータに電流を流さず、例えば、画像形成時にのみヒ
ータをオンにするリアルタイム方式）の定着装置が実用
化されている。例えば、定着器の熱容量を小さくするた
めに、２０〜１００μｍ厚の薄いシームレスフィルムを
用い、該フィルムの背面からセラミックヒータ等によっ
て加熱するタイプのオンデマンド方式のものが知られて
いる。図１０に示した実用化されているオンデマンド方
式の定着装置を参照して説明すると、かかる装置では、
上記のようなシームレスフィルム１３０を定着ガイド１
３１にて回動可能に支持し、セラミックヒータ１３２に
よって上記シームレスフィルム１３０を介してトナーを
溶融加熱する。

【０００８】しかしながら、このようなオンデマンド方
式でも、従来と同様に、シームレスフィルム１３０と加
圧ローラ１２９の表面には、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ
素樹脂層が形成されて、かかるフッ素樹脂層（離型層）
によってフィルム離型性を具備させると共に、離型層中
にカーボンブラック等の導電性粒子を分散させることで
電気抵抗を調節してフィルムの表面電位上昇を抑え、静
電オフセットの発生を抑制している。

【０００９】上記したようなヒータからの熱をローラや
フィルムの熱伝導により伝え、トナーや紙を加熱して定
着する方式以外のオンデマンド方式の定着方法として
は、フラッシュ定着方式がある。これはキセノンを封入
したランプに、十数ｋＶの高電圧をかけてアーク放電を
発生させ、放電に伴って発生する輻射光によってトナー
を瞬時に溶融せしめてトナー像を転写材上に定着させる
ものである。この方式によれば、ローラやフィルムの熱
伝導を用いることなく直接トナーを溶融できるため、ロ
ーラ等の加熱部材を予め加熱しておく必要がなく、ウェ
イトアップ時間なしにトナー像を転写材に定着すること
が可能である。又、非接触でトナーを溶融し定着するた
め、ローラ等にトナーがオフセットすることなくトナー
画像が定着する。

【００１０】以上説明したように、上述した従来のオン
デマンド方式の定着装置によれば、定着器の熱容量を小
さくすることでウェイトアップに要する時間を大幅に短
縮できるので、非画像形成時には定着器を予熱しておく
必要がなく、例えば、プリント信号を受け取るまでヒー
タに通電しなくて済み、大幅な消費電力の低減を図るこ
とが可能である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のオンデマンド方式の定着装置では、定着ニップ
を通過する間にトナー像の転写材上への固着に要する熱
量がフィルム中を伝熱していく必要があり、使用する定
着フィルムは、できるだけ薄く、且つ熱伝導率を高く設
定する必要がある。これに対し、先ず、フィルムにシワ
を生じさせることなく安定に駆動させるには、フィルム
を薄肉化できる限界がある。その一方で、熱伝導性を向
上させるためには、フィルム材料に伝熱粒子を分散させ
て熱伝導率を向上させる方法が有効であるが、伝熱粒子
を分散させると、特に薄肉フィルムの場合には強度が低
下し、フィルムの耐久性の低下を生じるため、オンデマ
ンド方式における定着装置の高速化は困難なものがあっ
た。

【００１２】更に、前記した従来知られているオンデマ
ンド方式の定着装置の場合はいずれも、熱容量を小さく
し、しかも熱伝導率を高くするための弾性層をフィルム
上に設けることが困難であった。これに対し、加熱ロー
ラに弾性層が存在していないと、先述したように、トナ
ー像の凹凸に倣ってトナーを均一に溶融することが困難
となるため、定着性の不均一や、ベタ画像におけるグロ
スムラ、或いはＯＨＰシートの透過性低下を招くため、
高画質画像を得る目的からは好ましくない。

【００１３】一方、接触加熱部材を用いないフラッシュ
定着装置は、均一な定着性と画像をウェイトアップ時間
なしに得ることができるという利点があるが、転写材上
のトナー像を加圧することなしに輻射加熱して定着する
ため、比較的大きなエネルギーが必要とされ、装置の大
型化を招いている。更に、フラッシュ定着方式では加圧
することが行われないため、画像のグロスを向上させる
ことも困難であり、カラー画像におけるピクトリアル
（写真調）な定着画像を得ることは難しかった。

【００１４】従って、本発明の目的は、均一なグロスと
高い定着性を有する高品位な画像が得られるオンデマン
ド方式の定着装置を提供することにある。又、本発明の
目的は、トナーの定着性を促進し、高効率な定着が可能
となると共に、定着画像のグロスコントロールすること
もできる定着装置を提供することにある。又、本発明の
目的は、トナーと紙を高効率で加熱することが可能な経
済性に優れる定着装置を提供することにある。又、本発
明の目的は、転写材上のトナーが加熱部材に付着するこ
とのない定着装置を提供することにある。又、本発明の
目的は、トナー像表面の凹凸が顕著なカラー画像の形成
等の場合においても、トナー像が均一に加圧され、より
一層の定着性の向上と、グロスの均一性に基づく高画質
化を達成できる定着装置を提供することにある。又、本
発明の目的は、加熱部材と加圧部材とが摺擦することに
よって発生する摩擦帯電電圧が良好に除電され、静電的
にトナーが加熱部材へと付着することを有効に防止した
定着装置を提供することにある。又、本発明の目的は、
転写材が定着装置内に停滞することが起こったとして
も、異常昇温・発煙・発火等の危険性のない定着装置を
提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の本発
明によって達成される。即ち、本発明に係わる第１の発
明は、転写材と等速に回動可能で且つ内部に発熱体を備
えた加熱部材と、該加熱部材を加圧する加圧部材とを有
し、転写材上のトナー像を加圧領域で加熱溶融して定着
させる定着装置において、上記加熱部材は、少なくとも
トナーの吸収波長の一部を透過する耐熱部材で形成され
ていることを特徴とする定着装置である。上記のトナー
を加圧しながら輻射光によって直接加熱する構成をとる
ことで、トナーの定着性が促進され、高効率な定着が可
能となると共に、トナーを加圧することによって定着画
像のグロスコントロールが可能となる。

【００１６】本発明に係わる第２の発明は、上記におけ
る発熱体が、赤外領域に輻射光を有する光源である形態
のものであり、かかる形態によれば、トナーと紙を高効
率に加熱することが可能である。本発明に係わる第３の
発明は、前記における加熱部材が、反射鏡を有し、該反
射鏡によって発熱体からの輻射が加圧領域に集中して照
射されるように構成されている形態のものであり、かか
る形態によれば、光源から発生される輻射光を加圧状態
にあるトナーに効率よく照射することができ、トナーを
より効果的に加熱することが可能となる。本発明に係わ
る第４の発明は、前記における耐熱部材が、少なくとも
ポリイミド樹脂層を有する形態のものであり、かかる形
態によれば、ポリイミド樹脂は優れた耐熱性・摺動性・
機械的強度を有し、これに加えて赤外領域の輻射光を透
過するため、良好な定着特性の達成に寄与できる。

【００１７】本発明に係わる第５の発明は、前記におけ
る耐熱部材が表面層を有し、該表面層がフッ素系樹脂か
らなる離型層を有する形態のものであり、かかる形態に
よれば、転写材上のトナーが加熱部材に付着し、輻射光
の透過性が低下することが有効に防止される。本発明に
係わる第６の発明は、前記における耐熱部材が、少なく
ともシリコーン系のゴム層を有する形態のものであり、
かかる形態によれば、シリコーンゴムは輻射光を良好に
透過するため、上記に挙げた定着装置の特性を損なうこ
となく、シリコーンゴム層を設けることで、トナー像表
面の凹凸が顕著なカラー画像等の形成の場合において
も、トナー像を均一に加圧し、より一層の定着性の向上
と、グロスの均一性に基づく高画質化が達成される。

【００１８】本発明に係わる第７の発明は、前記におけ
る耐熱部材中に透明な導電性粒子が分散されている形態
のものであり、かかる形態によれば、加熱部材と加圧部
材とが摺擦することによって発生する摩擦帯電電圧を有
効に除電でき、静電的にトナーが加熱部材へ付着するこ
とが防止される。本発明に係わる第８の発明は、前記に
おける加熱部材が、輻射光を発生する光源である発熱体
と、フィルムと、該フィルムの案内部材とで構成されて
いる形態のものであり、かかる形態によれば、従来のフ
イルム定着方式のものと比べて加熱領域を拡大でき、輻
射光のエネルギー密度を低減できるので、通紙不良もし
くはジャムによって転写材が定着装置内に停滞した場合
における異常昇温・発煙・発火といった危険性が有効に
防止される。

【００１９】

【実施例】以下に、好ましい実施例を挙げて、本発明を
更に詳細に説明する。＜実施例１＞図１に、本実施例の定着装置の模式断面図
を示したが、本実施例の定着装置では、内部にハロゲン
ランプを具備した耐熱ガラス製の加熱ローラ３を用い
る。そして、かかる加熱ローラ３を用い、転写材Ｐ上の
トナー像Ｔを、加圧ローラ４で加圧しながら加熱ローラ
３によって輻射加熱して転写材Ｐ上に定着させる。上記
本実施例の定着装置によれば、オンデマンドな定着方式
でありながら、高画質の画像が得られる。

【００２０】図１中の１は輻射光源であるところのハロ
ゲンランプであり、図示されていない定着電源により４
００Ｗの電圧が供給される。定着電源は、転写材Ｐが定
着ニップに搬入されるタイミングに合わせてハロゲンラ
ンプに通電するように構成されており、通電されると、
加圧領域において転写材上のトナーが輻射加熱されて、
転写材Ｐ上に固着される。本実施例においては、図１に
示したように、上記ハロゲンランプ１の周囲に、厚さ
０．５ｍｍで表面を鏡面化処理されたアルミニウム製の
反射鏡２が配設されており、その開口部から輻射光が加
熱ローラ３と加圧ローラ４のニップ部に集中して照射さ
れるよう構成されている。

【００２１】図１の加熱ローラ３は、直径３０ｍｍの耐
熱ガラス（パイレックス（登録商標））管によって形成
されている。更に具体的には、本実施例で使用する加熱
ローラ３は、厚さ３ｍｍの耐熱ガラス管の表面が、厚さ
２０μｍでフッ素系樹脂であるところのパーフルオロア
ルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）によって被覆され
て、離型層が設けられている。該離型層によってトナー
が加熱ローラ３表面に付着するのを抑制している。又、
離型層中には、透明導電材料であるところの酸化錫粒子
が導電性を持たせるために分散されており、離型層の抵
抗を適宜なものに調節している。ここで、離型層の抵抗
は、１０⁶〜１０¹⁴Ω／ｃｍの範囲とすることが好まし
い。即ち、抵抗が１０⁶Ω／ｃｍ以下では転写材Ｐ上の
転写電荷がリークしてしまい、トナー定着画像の劣化を
生じる傾向がある。一方、抵抗が１０¹⁴Ω／ｃｍ以上で
あると、加圧ローラ４との摺擦に伴って摩擦帯電電圧が
上昇して、転写材Ｐ上にトナー像を引き付けて静電オフ
セットを生じる傾向がある。本実施例においては、離型
層の抵抗を１０⁷Ω／ｃｍとした。

【００２２】上記において、離型層中に分散させる導電
性粒子としては、加熱ローラ３の形成材料と同様に、ハ
ロゲンランプ１の輻射光量を減衰させずにトナーの吸収
波長を透過する材料であればより好ましく、本実施例に
おいては、上記特性を有する酸化錫粒子を用いた。しか
し、本発明はこれに限定されず、この他に、例えば、酸
化チタンや酸化アンチモン等を用いることができる。
又、本発明において使用する導電性粒子の粒径は、輻射
光の散乱を抑えるためにトナーの吸収波長以下であるこ
とが好ましい。より具体的には、その重量平均粒径が
０．３μｍ以下のものを用いることが好ましい。本実施
例においては、重量平均粒径が０．１μｍの酸化錫微粒
子を使用した。

【００２３】本実施例の定着装置では、図１に示したよ
うに、上記した構成の加熱ローラ３に組み合わせて、下
記の加圧ローラ４を用いた。本実施例で使用した加圧ロ
ーラ４は、その直径が３０ｍｍであり、芯金５の上に厚
さ４ｍｍのＬＴＶシリコーンゴム層が形成され、該ＬＴ
Ｖシリコーン層の上に、更に厚さ２０μｍのＰＦＡから
なる離型層が形成されてなる。該離型層によって、トナ
ー汚染が有効に防止される。

【００２４】ここで、上記した本実施例の定着装置を用
いてトナー像を定着させたが、この際に使用したトナー
Ｔについて説明する。本実施例で使用したトナーは、下
記の方法によって製造したものである。先ず、樹脂、低
軟化点物質からなる離型剤、着色剤及び荷電制御剤等か
らなる材料を、加圧ニーダーやエクストルーダー又はメ
ディア分散機を用い均一に分散せしめた後、機械的又は
ジェット気流下でターゲットに衝突させ、所望のトナー
粒径に微粉砕化し、更に分級工程を経て粒度分布をシャ
ープ化せしめトナー化する、所謂、粉砕方法によりトナ
ーを製造した。本実施例で用いたトナーは、上記のよう
な製造方法で得られた重量平均粒径７μｍのネガ帯電性
黒色トナーである。かかるトナーは、着色剤としてカー
ボンブラックを用いており、これによって加熱ローラ３
のハロゲンランプ１から照射される可視から赤外領域の
輻射光が効率よく吸収されるため、高い定着性を示す。

【００２５】次に、本実施例において使用した各部材の
分光特性について説明する。本実施例では、トナーＴに
対する輻射吸収波長の光をハロゲンランプ１により発生
させ、加熱ローラ３の各部材を透過せしめた後、定着ニ
ップにてトナーＴを輻射加熱した。図２は、本実施例に
おいて使用した各部材の吸収若しくは透過スペクトルを
示したものである。図２中、トナー（Ｔ）及び転写材で
ある紙（Ｐ）については加熱するための吸収スペクトル
を示している。又、ハロゲンランプ（Ｈ）については輻
射光の分光特性を示し、加熱ローラ（Ｇ）については透
過光の分光特性を示している。

【００２６】図２に示したように、本実施例において使
用する被加熱部材である黒色トナーＴは赤外領域の光を
９５％以上の効率で吸収しており、一方、転写材である
ところの紙Ｐは、近赤外領域において２０％以下の輻射
吸収効率を有する。又、ハロゲンランプＨは、トナーＴ
における吸収効率が高い赤外領域の光を放射する。又、
図２中のＧは、本実施例で用いた加熱ローラの形成材料
である耐熱ガラスの透過スペクトルであるが、図２に示
したように、トナーの吸収波長であり、且つハロゲンラ
ンプの放射波長でもある１．５μｍ近傍で、９０％以上
という高い透過性を示す。以上の結果、本実施例では、
加熱ローラの形成材料にこのような耐熱ガラスを用いる
ことで、ハロゲンランプＨからの輻射光をロスなく効果
的にトナーＴに吸収せしめることができ、この結果、良
好な定着性が達成されたものと考えられる。

【００２７】更に、本実施例で使用した波長１．５μｍ
近傍という赤外領域の輻射光によれば、トナーＴには効
果的に吸収されるものの、紙Ｐには２０％以下という低
効率で吸収されるため、紙の昇温を抑えることができる
ので、紙シワやカール等の紙水分蒸発に伴う諸問題も改
善される。又、紙Ｐにて一度反射された輻射光は反射鏡
２によって多重反射されるので、トナーの加熱効率の向
上に寄与できる。以上の結果、本実施例の定着装置によ
れば、画像部のトナーＴが集中的に加熱される一方で、
紙Ｐに奪われる熱量を減らすことができるので、低消費
電力でありながら、従来の定着装置の場合と同等の定着
性が得られる。

【００２８】更に、従来のフラッシュ定着方式等の輻射
を用いた非接触定着方式の定着装置では、トナーＴから
なる層（トナー像部）を加圧することができず、トナー
層中に空隙が残った状態で加熱溶融が行われる為、トナ
ー層が低熱伝導率となり、良好なトナー像の定着性を得
ることが難しく、それに連れて輻射光源に要する電力も
増加していた。これに対して、前述した構成を有する本
実施例における定着装置によれば、トナー層を約０．５
ｋｇｆ／ｃｍ²で加圧し、トナー層の空隙率を低下させ
た状態で定着が行われるので、トナー粒子間の熱伝導を
高めることができ、少ない消費電力でも十分な定着性の
確保が可能となる。図３を参照しながら、以下に詳述す
る。

【００２９】先ず、定着に供される実際のトナー層は、
図３（ａ）に示したように、最密に充填されることなく
トナー間にかなりの空隙を有した状態で転写紙Ｐ上に存
在している。ここで、トナー像の定着においては、転写
材Ｐ上に２〜３層存在するトナー層Ｔの表層近辺のみが
直接加熱され、残りのトナー層については熱伝導によっ
てトナー粒子間に加熱が行われる。加圧することなく輻
射光のみを用いてトナー像を転写材Ｐ上に固着させる従
来のフラッシュ定着方式では、図３（ａ）に示したよう
に、トナー間にかなりの空隙を有した状態で定着装置に
搬入されるので、トナー層全体が充分に加熱されないこ
とが生じる。これに対し、本実施例の定着装置では、図
３（ｂ）に示したように加熱ローラ３と加圧ローラ４と
の間でトナー層が約２５％に圧縮され、これによってト
ナー層の空隙率を下げることができるので、トナー層Ｔ
の比熱が低下し（熱伝導を良化）、従来のフラッシュ定
着方式の場合に比べて低電力でも良好な定着性を得るこ
とが可能となる。

【００３０】一方、従来の熱ローラ方式では、図３
（ｂ）の状態でトナー層を加熱溶融して定着が行われる
が、トナー層表面が加熱ローラ３と接触していないと熱
伝導によりトナー表面が溶融せずに、ベタ画像における
グロスムラを引き起こす。これに対し本実施例によれ
ば、輻射光によってトナー表面が均一に溶融されるた
め、均一なグロスによる高画質化の達成が可能となる。

【００３１】以上説明した内部にハロゲンランプを具備
した耐熱ガラス製の加熱ローラであって、その表面に導
電処理された透明離型層を設けた本実施例の定着装置
は、転写材上のトナー像を加圧しながら輻射加熱するこ
とが可能であり、高速でもオンデマンドな定着装置とな
る。更に、かかる構成の定着装置を用いることで、オフ
セットとグロスムラのない高画質な定着画像が得られ
る。

【００３２】＜実施例２＞前記したように、実施例１で
は加熱ローラを用いていたのに対し、本実施例では、フ
ィルムによる定着方式に本発明を応用する。かかる本実
施例では、フィルムを使用することで実施例１における
場合と比較して定着ニップを広げることが可能となり、
より良好な定着性が得られた。更に、本実施例の構成に
よれば、画像形成の高速化とジャム時の安全性の両立に
対応できる。本実施例の定着装置について、図４及び５
を参照しながら説明する。尚、基本的な構成は実施例１
と同様であるため、同一な部材については同一の記号が
付してある。

【００３３】図４中の６は加熱フィルムであり、内部に
は発熱源であるところの８００Ｗのハロゲンランプ１を
備える。該ハロゲンランプ１には、転写材Ｐが定着ニッ
プに進入するに伴って電力が供給され、約９０％が赤外
領域の波長である出力光が輻射される。図４に示したよ
うに、ハロゲンランプ１の外周には反射鏡２がその開口
を定着ニップに向くように配備され、ハロゲンランプ１
からの輻射光が定着ニップ部に集光するように構成され
ている。加熱フィルム６は、シームレスフィルムからな
り、３本のテンションローラ７ａ、７ｂ及び７ｃによっ
て支持されており、総圧１０ｋｇで加圧ローラ４に対し
て押圧される。テンションローラ７ａ、７ｂ及び７ｃ
は、厚さ１ｍｍのアルミニウム製の直径６ｍｍのローラ
として構成されている。これらのテンションローラ７
ａ、７ｂ及び７ｃは回転可能であり、加圧ローラ４に対
して加熱フィルム６を介して従動するように構成されて
いる。

【００３４】上記加熱フィルム６と対峙して配置される
加圧ローラ４は、厚さ４ｍｍのシリコーンゴム層を芯金
５上に設けることで直径３０ｍｍに形成されており、図
示されていない駆動装置によって１５０ｍｍ／ｓｅｃで
駆動され、転写材Ｐを搬送すると共に、加熱フィルム６
も駆動している。

【００３５】本実施例で使用した加熱フィルム６は、耐
熱・摺動性に優れた厚さ５０μｍのポリイミド樹脂基層
上に厚さ約１０μｍのＰＦＡ樹脂をコートして形成され
た離型層を有するシームレスフィルムである。実施例１
の場合と同様に、離型層中には透明導電性粒子である酸
化錫粒子が分散されて、表面の電気抵抗を１０¹⁰Ω／ｃ
ｍに制御されており、静電オフセットを防止している。
かかる構成の加熱フィルム６は、ハロゲンランプ１より
輻射される出力光の約８５％を透過する。本実施例の定
着装置を用い、実施例１と同様のトナーを転写材上に固
着させたところ、良好な定着性と、ベタ画像における均
一なグロスを達成した画像が得られた。

【００３６】更に、本実施例で使用したシームレスフィ
ルム６は、その周長が直径３０ｍｍのロールと同様であ
り、テンションローラ７ａ、７ｂ及び７ｃを用いて図４
に示したように配置される。この際、該フィルムは可橈
性に富むため、定着ニップが１４ｍｍとなる。これは、
同じ直径の加熱ローラを用いた実施例１の場合と比べる
と、本実施例の定着装置の場合は、定着ニップを約２倍
程度拡げることができることを意味する。この結果、輻
射光を照射する面積が増え、輻射光のエネルギー密度を
低下させることができるので、例えジャム時に転写材が
定着ニップに停滞することが生じたとしても、昇温スピ
ードを低下することができ、これと共に発煙・発火の危
険性が低下する。

【００３７】＜実施例３＞本実施例では、加熱部材とし
て弾性層を設けた透明フィルムを用いた。該フィルムに
は、加熱フィルムである厚さ５０μｍのポリイミド基層
上にＬＴＶシリコーンゴムが厚さ２００μｍで形成さ
れ、更にその上に厚さ約２０μｍのＰＦＡ樹脂が被覆さ
れた、シリコーンゴム層及び離型層を有するシームレス
フィルムを用いた。

【００３８】図５は、上記のような構成の本実施例の定
着装置を、カラー画像形成装置に適用した場合の断面図
である。図５において、８は感光体ドラムであり、直径
３０ｍｍであるアルミニウムシリンダの外周面に有機感
光体（ＯＰＣ）を形成したものを用いた。その他、アモ
ルファスシリコン等の光導電体を塗布して形成したもの
を用いてもよい。本実施例で使用した感光体ドラム８
は、不図示の駆動手段によって図示されている矢印方向
に１５０ｍｍ／ｓｅｃで駆動され、又、帯電器９によっ
て表面が−７００Ｖに一様に帯電される。

【００３９】次に、露光装置１０によって感光体ドラム
８上に、例えば、マゼンタの画像模様に従って露光さ
れ、画像部のみ表面電位を−１５０Ｖに低下せしめて静
電潜像が形成される。回転支持体１２に支持された各現
像装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び１１ｄには、それぞ
れ、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック各色の現
像剤が収納されている。本実施例で使用した各色の現像
剤は、懸濁重合法によって合成された球形で、高い現像
効率及び転写効率を有する重量平均粒径が６μｍのネガ
帯電性トナー粒子を有するものを用いた。

【００４０】上記のようにして感光体ドラム８上に形成
されたマゼンタの画像模様の静電潜像は、図５に示した
ように、マゼンタ色の現像器１１ａが、感光体ドラム８
と対向するように３００μｍの間隙を以って配備され現
像領域で、ＤＣ−５００Ｖに、ＡＣ２ｋＶ_ppを重畳した
現像バイアスによって現像され、マゼンタトナー像とし
て顕像化される。次に、顕像化された感光体ドラム８上
のマゼンタトナー像は、１０⁷Ωに導電処理されたＰＶ
ｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）からなる中間転写ドラム
１３に、図示されていない転写電源から供給される＋１
ｋＶの転写バイアスを以って転写される。

【００４１】上記のようにして直径１５ｍｍの中間転写
ドラム１３上にＡ４サイズ１ページ分のマゼンタ画像が
転写されると、現像装置の回転支持体１２が回転し、シ
アン色の現像器１１ｂが感光体ドラム８と対向する位置
にくる。そして、上記した露光、潜像形成、現像及び転
写の工程が繰り返されてシアン画像が、先に転写された
マゼンタ画像の上に重ねて転写される。これと同様にし
て、イエロー及びブラックのトナー像の形成、及び該ト
ナー像の転写が行われて、中間転写ドラム１３上に４色
の画像からなるフルカラートナー像が形成される。一
方、ピックアップローラ１４は、最後に形成されたブラ
ックトナー像と同期して転写紙カセット１５から転写紙
Ｐを転写ローラ２０へと給紙する。転写ローラ２０に＋
２ｋＶが印加されることによって、給紙された転写紙Ｐ
に、中間転写ドラム１３上のフルカラートナー像が転写
される。このようにしてフルカラートナー像が転写され
た転写紙Ｐは、その後、不図示の搬送手段によって本実
施例の定着装置１６へと搬入される。

【００４２】上記のようにして定着装置１６に搬送され
た転写材Ｐ上のフルカラートナー像は、定着装置１６で
固着されて、カラー印刷物として機外に輩出されて排紙
トレイ１９上に積載される。ここで、中間転写ドラム１
３上の転写残トナーは、帯電器１８によってポジ極性に
帯電された後、感光体ドラム８上に回収され、その後、
感光体ドラム８上の転写残トナーと共にクリーニング装
置１７によって清掃される。感光体ドラム８及び中間転
写ドラム１３は、このようにしてクリーニングされて次
の画像形成に供される。

【００４３】以上説明した構成のカラー画像形成装置に
おいて使用する本実施例の定着装置１６は、図４に示し
た実施例２の定着装置と大略同様に構成されている。但
し、本実施例では、先に述べたように、加熱フィルム６
のポリイミド基層上にシリコーンゴム層が厚さ２００μ
ｍで形成されたものを用いた。このため、下記に述べる
ように、本実施例の定着装置によれば、カラー画像にお
いて存在する厚いトナー層に対しても均一な加圧がなさ
れ、良好な画像が得られる。図６は、カラー画像の定着
状態を説明するための定着ニップ部の模式図である。

【００４４】図６（ａ）は、実施例１及び２の、シリコ
ーンゴム層を有さないハードローラ或いはハードフィル
ムを用いた形態の定着装置を使用し、カラー画像を形成
する場合の定着ニップ部を模式的に示したものである。
図６（ａ）に示したように、トナー像中に多色トナー層
と単色トナー層とが混在していると、トナー層厚が異な
ってトナー像にかなりの凹凸が生じる。トナー像に凹凸
があると、従来の定着装置では、特に凹部となる単色ト
ナー層部分への加圧が十分になされずに、その部分の定
着不良やＯＨＰにおける透過性不良を生じ易かった。し
かしながら、本実施例における弾性層を設けた加熱フィ
ルムを用いた場合には、図６（ｂ）に示したように、ト
ナー層の凹凸に対応してフィルムが変形するので、単色
トナー層部分にも均一に加圧することが可能となり、ト
ナー層に凹凸のあるカラー像においても、転写材Ｐ上に
均一にトナーが固着し、良好な定着性と、ＯＨＰにおけ
る高い透過性を有する画像が得られる。

【００４５】以上の本実施例においては、トナーとし
て、マゼンタ、シアン及びイエローといった赤外線吸収
量が少ないカラートナーを用いたため、光源１として
は、他の実施例の場合と異なり、可視光を多量に含むキ
セノンランプを使用した。更に、該キセノンランプから
の輻射が効率よくトナーに輻射されるようにするため
に、本実施例では、加熱フィルム６の基層である５０μ
ｍのポリイミドのフィルムとして、無色透明のポリイミ
ド（ニトミッド、日東電工製）を用いた。

【００４６】図７は、本実施例で使用したイエロー
（Ｙ）、シアン（Ｃ）及びマゼンタ（Ｍ）の各色トナー
の吸収スペクトルとキセノンランプ（Ｘ）の放射特性、
及び、上記材料からなる加熱フィルム（Ｆ）の透過特性
である。図７に示されているように、５００μｍを中心
として放射するキセノンランプＸの出力光のうちの約８
５％は、加熱フィルム（Ｆ）を透過している。この結
果、本実施例によれば、イエロー、シアン及びマゼン
タ、そして不図示のブラック（実施例１同様９５％を吸
収）の各色トナー像が効率よく加熱され、固着されたト
ナー画像の定着性が向上したものと考えられる。

【００４７】即ち、本実施例の定着装置によれば、加熱
部材として弾性層を設けた透明フィルムを用いること
で、表面に大きな凹凸を有する多色トナー層の場合に
も、画像定着時に均一な加圧がされ、輻射による加熱が
均一に行われる結果、良好な状態の定着画像が得られる
ことが確認できた。更に、イエロー、シアン、マゼンタ
及びブラックの各色トナーの吸収波長を放射する輻射光
源を発熱体として用い、該吸収波長を透過する加熱部材
を用いる構成の定着装置とすることで、フルカラー画像
形成時においても高品位な定着画像が得られるオンデマ
ンド方式の定着装置が実現されることが確認できた。

【００４８】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、均一なグロスと、高い定着性を有する高品位な画像
が得られるオンデマンド方式の定着装置が提供される。
本発明に係わる第１の発明によれば、トナーを加圧しな
がら輻射光によって直接加熱することで、トナーの定着
性を促進し、高効率な定着が可能となると共に、トナー
を加圧することによって定着画像のグロスコントロール
も可能な定着装置が提供される。

【００４９】本発明に係わる第２の発明によれば、トナ
ーと紙とを高効率で加熱することが可能な、経済性に優
れる定着装置が提供される。本発明に係わる第３の発明
によれば、光源から発生される輻射光を加圧状態に有る
トナーに集中して照射し、効果的に熱に変換することが
可能な定着装置が提供される。本発明に係わる第４の発
明によれば、優れた耐熱性・摺動性・機械的強度に加え
て赤外領域の輻射光を透過する特性を有するポリイミド
樹脂を耐熱部材に使用することで、良好な定着特性を達
成した定着装置が提供される。

【００５０】本発明に係わる第５の発明によれば、転写
材上のトナーが加熱部材に付着し、輻射光の透過性が低
下することを有効に防止された定着装置が提供される。
本発明に係わる第６の発明によれば、耐熱部材の材料と
して輻射光を良好に透過するシリコーン系のゴム層を設
けることによって、トナー像表面の凹凸が顕著なカラー
画像等の場合にも、トナー像を均一に加圧し、より一層
の定着性の向上と、グロスの均一性に基づく高画質化が
達成された定着装置が提供される。

【００５１】本発明に係わる第７の発明によれば、透明
な導電性粒子を用いることで、加熱効率を損なうことな
く、加熱部材と加圧部材とが摺擦することによって発生
する摩擦帯電電圧が有効に除電され、静電的にトナーが
加熱部材へと付着することが防止される定着装置が提供
される。本発明に係わる第８の発明によれば、前記加熱
部材が輻射光源である発熱体と、フィルムと、フィルム
の案内部材とで構成することで、加圧領域を拡大し、輻
射光のエネルギー密度を低減し、ジャムによって転写材
が定着装置内に停滞したとしても、異常昇温・発煙・発
火の危険性のない定着装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の定着装置の概略断面図である。

【図２】実施例１の定着装置に関連する各部材の吸収・
透過スペクトル分布である。

【図３】実施例１の定着装置における定着ニップ部の模
式図である。

【図４】実施例２の定着装置の概略断面図である。

【図５】実施例３の定着装置を適用した画像形成装置の
概略断面図である。

【図６】実施例３の定着装置における定着ニップ部の模
式図である。

【図７】実施例３の定着装置に関連する各部材の吸収・
透過スペクトル分布である。

【図８】従来の加熱ローラ方式の定着装置を用いた電子
写真装置の概略断面図である。

【図９】従来の加熱ローラ方式のローラ定着装置の概略
断面図である。

【図１０】従来のオンデマンド方式の定着装置の概略断
面図である。

【符号の説明】

１：ハロゲンランプ２：反射鏡３：加熱ローラ４：加圧ローラ５：芯金６：加熱フィルム７ａ、７ｂ、７ｃ：テンションローラ８：感光体ドラム９：帯電器１０：露光装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ：現像装置１２：回転支持体１３：中間転写ドラム１４：ピックアップローラ１５：転写紙カセット１６：定着装置１７：クリーニング装置１８：帯電器１９：排紙トレイ２０：転写ローラ１００：感光体ドラム１１４：転写帯電器１１６：クリーニング装置１１７：一次帯電器１２３：露光装置１２６：定着装置１２７：加熱ローラ１３０：シームレスフィルム１３１：定着ガイド１３２：セラミックヒータ１４０：現像装置Ｔ：トナーＰ：転写材、紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写材と等速に回動可能で且つ内部に発
熱体を備えた加熱部材と、該加熱部材を加圧する加圧部
材とを有し、転写材上のトナー像を加圧領域で加熱溶融
して定着させる定着装置において、上記加熱部材は、少
なくともトナーの吸収波長の一部を透過する耐熱部材で
形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記発熱体が、赤外領域に輻射光を有す
る光源である請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記加熱部材は、反射鏡を有し、該反射
鏡によって発熱体からの輻射が加圧領域に集中して照射
されるように構成されている請求項１又は２に記載の定
着装置。
【請求項４】前記耐熱部材が、少なくともポリイミド
樹脂層を有する請求項１〜３の何れか１項に記載の定着
装置。
【請求項５】前記耐熱部材が表面層を有し、該表面層
がフッ素系樹脂からなる離型層である請求項１〜４の何
れか１項に記載の定着装置。
【請求項６】前記耐熱部材が、少なくともシリコーン
系のゴム層を有する請求項１〜５の何れか１項に記載の
定着装置。
【請求項７】前記耐熱部材中に透明な導電性粒子が分
散されている請求項１〜６の何れか１項に記載の定着装
置。
【請求項８】前記加熱部材が、輻射光を発生する光源
である発熱体と、フィルムと、該フィルムの案内部材と
で構成されている請求項１〜７の何れか１項に記載の定
着装置。